Minerály

Triboluminiscence



triboluminiscence: Video ukážka triboluminiscencie v službe YouTube. Na výrobu pár zábleskov svetla používame dva kúsky mliečneho kremeňa. Ľahko nájdete ďalšie minerály, ktoré vykazujú triboluminiscenciu. Táto vlastnosť vykazuje asi 50% všetkých kryštalických látok 1. Odporúča sa použitie ochranných okuliarov.

Čo je to triboluminiscencia?

Triboluminiscencia je záblesk svetla, ktorý sa vytvára, keď je materiál vystavený treniu, nárazu alebo zlomeniu. Tento jav je známy aj ako fraktoluminiscencia a mechanoluminiscencia. Triboluminescencia je v mineráloch bežná. Predpokladá sa, že asi 50% kryštalických materiálov vykazuje túto vlastnosť. Pozoruje sa aj v mnohých nekryštalických materiáloch 1.

triboluminiscence: Video ukážka triboluminiscencie v službe YouTube. Na výrobu pár zábleskov svetla používame dva kúsky mliečneho kremeňa. Ľahko nájdete ďalšie minerály, ktoré vykazujú triboluminiscenciu. Táto vlastnosť vykazuje asi 50% všetkých kryštalických látok 1. Odporúča sa použitie ochranných okuliarov.

Ako demonštrovať triboluminiscenciu

**** Odporúčané ochranné okuliare ****

Veľmi ľahkým spôsobom, ako pozorovať triboluminiscenciu, je získať dve mliečne kremenné kamienky, ktoré sú dostatočne veľké na to, aby sa ľahko udržali a treli spolu s trochou sily. Vezmite ich do tmavej miestnosti a nechajte ich niekoľko minút stáť v tme, aby sa vaše oči mohli prispôsobiť temnote. Nepotrebujete úplnú tmu, ale čím menej svetla, tým lepšie.

Jeden kus kremeňa držte v ľavej ruke a druhý kus v pravej ruke. Pevne pritlačte okraj jedného kusu kremeňa proti druhému a zároveň ho držte pod silným tlakom, rýchlo ho potiahnite po povrchu v pohybe podobnom tomu, ktorý by ste použili na dosiahnutie veľkého zápasu. Nebuď wimpy. Držte silný tlak, zatiaľ čo rýchlo posúvate jeden kamienok cez povrch druhého. Ak to urobíte správne a ak máte kúsky kremeňa, ktoré sú triboluminiscenčné, uvidíte krátky záblesk svetla, ktorý hlboko preniká do priesvitného kremeňa.

Experimentujte s rôznymi rýchlosťami, rôznymi množstvami tlaku a smermi ťahania, aby ste maximalizovali záblesk svetla. Niektoré exempláre tiež vyprodukujú malé množstvo svetla, ak ich narazíte do seba alebo ich triete o seba. Môžete tiež experimentovať s rôznymi minerálmi a zistiť, či sú triboluminiscenčné. Pravdepodobne nájdete veľa minerálov, ktoré túto vlastnosť vystavujú.

Najlepší spôsob, ako sa dozvedieť o mineráloch, je študovať so zbierkou malých vzoriek, s ktorými môžete zaobchádzať, skúmať ich a pozorovať ich vlastnosti. V obchode je k dispozícii lacná kolekcia minerálov.

Triboluminiscencia v mineráloch

V kremene je prítomná triboluminescencia; sila tohto fenoménu sa však v jednotlivých vzorkách líši. Triboluminescencia je dobre známa v sfalerite, fluorite, kalcite, muskovite a mnohých živcových mineráloch. Niektoré exempláre bežného opálu produkujú jasne oranžový blesk.

Vyskúšajte sami niekoľko vzoriek. Nezabudnite nosiť ochranné okuliare a uvedomte si, že tento test poškriabe vaše vzorky. Pravdepodobne objavíte veľa vzoriek rôznych minerálov, ktoré sú triboluminiscenčné. Zistili sme, že záblesk svetla je najjasnejší, keď používame vzorky, ktoré sú priehľadné alebo veľmi priesvitné. Tieto vzorky umožňujú hlboké prenikanie svetla, čo uľahčuje pozorovanie blesku.

Celé roky sme pozorovali záblesky svetla pri rezaní lapidária na skalnej pile alebo pri jeho tvarovaní na diamantové koleso. Pôvodne sme si mysleli, že toto svetlo je žiarovka (vyžarovanie svetla z horúceho objektu), ale teraz si myslíme, že aspoň niektoré z toho svetla bola triboluminiscencia.

Triboluminescencia nie je dobrá vlastnosť na identifikáciu minerálov. Niektoré exempláre nerastu by mohli vykazovať majetok a iné vzorky nie.

Zdroje informácií o triboluminiscencii
1 Vplyv triboluminiscencie v každodenných materiáloch: Andrew DeMiglio, Kent State University, prezentácia v PowerPointe zverejnená online, sprístupnená v marci 2013.
2 Wintergreen Candy a ďalšie triboluminiscenčné materiály: Linda M. Sweeting, Katedra chémie, Towson University, séria vedeckých experimentov doma, september 1998.
3 magické kremeňové štrk Cape Cod: Robert N. Oldale, geologický prieskum Spojených štátov, program pobrežnej a morskej geológie, článok na webovej stránke, máj 2007.
4 Candy Triboluminescence: Anne Marie Helmenstine, Ph.D., chémia About.com, Science Project Series, článok na webovej stránke, posledný prístup k februáru 2017.
5 Hodnotenie triboluminiscenčných materiálov na monitorovanie zdravotného stavu na mieste: Tarik J. Dickens, diplomová práca predložená Vysokej škole strojárskej na Floridskej štátnej univerzite v roku 2007.

Prečo sa vyrába svetlo?

Fenomén triboluminiscencie je zle pochopený. Niektorí vedci sa domnievajú, že poškriabanie alebo zasiahnutie materiálov spolu poskytuje vstup energie, ktorá vzrušuje elektróny v materiáloch. Keď elektróny vypadnú zo svojho vzrušeného stavu, vytvorí sa záblesk svetla 2. Iní sa domnievajú, že triboluminescencia je podobná blesku a je spôsobená elektrickým prúdom generovaným silou pôsobiacou na materiály. Elektrický prúd prechádza materiálom, čo spôsobuje, že molekuly plynu zachytené v kryštáli žiaria 3.

Záblesky svetla produkované triboluminiscenčnými minerálmi sú obvykle biele alebo oranžové, ale sú možné aj iné farby. Možno nevidíme celé svetlo, ktoré sa vytvára, pretože niektoré z nich by mohli mať vlnové dĺžky, ktoré sú mimo viditeľného spektra ľudí 2.

Wint O Green Záchranári?

**** Odporúčané ochranné okuliare ****

Zaujímavým materiálom, ktorý vykazuje modrú triboluminiscenciu, sú záchrancovia Wint O Green. Ak ich stlačíte pomocou klieští v tmavej miestnosti, mali by ste vidieť nejaké pekné modré záblesky svetla. Kryštalický cukor v cukrovinkách sa považuje za zdroj triboluminiscencie a metylsalicylát (aróma zimnej zelene) produkuje modrú fluorescenciu 4. Mnoho ďalších druhov cukroviniek s tvrdým cukrom vykazuje triboluminiscenciu.

Praktické použitia triboluminiscencie

Na detekciu štrukturálneho poškodenia sa môžu použiť triboluminiscenčné materiály. Ak sú triboluminiscenčné materiály zabudované do kompozitu, budú generovať svetlo, ak kompozit začne vykazovať štrukturálne zlyhanie. Senzor zistí svetlo a oznámi, že došlo k poruche. Toto monitorovanie môže zistiť zlyhanie v jeho raných štádiách, pretože mnoho kompozitných materiálov sa začína zlomiť na mikroskopickej úrovni ďaleko pred úplným zlyhaním.

Implementácia týchto metód je nákladná a dá sa použiť iba v zariadeniach, kde odhalenie zlyhania v ranom štádiu môže viesť k úsporám vysokej hodnoty. Komponenty kozmických lodí, lietadiel, námorných plavidiel, budov, priehrad, mostov a iných kritických štruktúr sa môžu použiť tieto metódy 5.

Pozri si video: LIFE SAVER LIGHTNING Triboluminescence Slow Motion - Smarter Every Day (Január 2020).